熱力學(xué)第一定律課題的拓展

循環(huán)過(guò)程15-3ssss循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)cycleCarnotcycled將熱能不斷轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ难b置稱為熱機(jī)。熱機(jī)中的工作物質(zhì)（工質(zhì)、系統(tǒng)）所進(jìn)行的熱力學(xué)過(guò)程都是循環(huán)過(guò)程。循環(huán)過(guò)程（循環(huán)）

系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)經(jīng)歷一系列變化后又回到了原態(tài)的整個(gè)變化過(guò)程。pOVaVVcabc循環(huán)過(guò)程內(nèi)能變化0E準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過(guò)程循環(huán)曲線包圍面積代表系統(tǒng)作的凈功A凈順時(shí)針正循環(huán)熱機(jī)A凈0系統(tǒng)對(duì)外作正功逆時(shí)針逆循環(huán)致冷機(jī)A凈0外界對(duì)系統(tǒng)作功A凈循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程循環(huán)熱功轉(zhuǎn)換A1A2dpOVaVVcabc循環(huán)過(guò)程的熱功轉(zhuǎn)換cab吸熱膨脹1Q吸收熱量對(duì)外作功A1dca放熱壓縮2Q放出熱量外界作功A2絕對(duì)值1Q2QA吸收的凈熱量Q1Q2Q對(duì)外作的凈功A1A2熱力學(xué)第一定律QAE0E循環(huán)過(guò)程A凈則A1Q2QA循環(huán)效率aVVcaVVc循環(huán)效率致冷系數(shù)與pOVpOV1Q2QAacA1Q2Qac熱機(jī)的循環(huán)效率hA1Q工質(zhì)對(duì)外作的凈功工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃?2Q1Q1Q1Q2Q工質(zhì)從低溫?zé)嵩次盏臒崃恐吕錂C(jī)的致冷系數(shù)wA2Q外界對(duì)工質(zhì)作的凈功2Q2Q1Q卡諾循環(huán)A1Q2QpOV卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)

兩個(gè)等溫

兩個(gè)絕熱

過(guò)程構(gòu)成的一種理想循環(huán)2Q1Qdcab高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩?T工質(zhì)工質(zhì)1Q1Q2Q2Q卡諾循環(huán)分析卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)A1Q2QpOV卡諾循環(huán)

兩個(gè)等溫

兩個(gè)絕熱

過(guò)程構(gòu)成的一種理想循環(huán)2Q1Qdcab高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩?T工質(zhì)工質(zhì)1Q1Q2Q2Q442,()VpT,,()Vp1T11,22,()VpT1,323,()VpT,dacb絕熱膨脹過(guò)程方程2TT13V2V1g1g絕熱壓縮過(guò)程方程4VV12TT11g1g2VV13V4Vcd等溫壓縮

放熱量4V3V2T2QMmRln.ab等溫膨脹吸熱量T11QMmR2VV1ln2T2QMmRT11QMmln2VV12VV1lnR兩式對(duì)比得T12T2Q1Q卡諾循環(huán)的效率A1Q2Q高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩?T工質(zhì)工質(zhì)1Q1Q2Q2QpOV2Q1QdcabT12T2Q1QT12ThA1Q2Q1Q1Q11Q2Q回顧循環(huán)效率和熱機(jī)效率的普遍定義h卡11Q2Q1T12T高溫?zé)嵩礈囟仍礁?，低溫?zé)嵩礈囟仍降?，卡諾循環(huán)效率就越大。T12TpOV2Q1QdcabT12TT12T2Q1QA1Q2Q高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩?T工質(zhì)工質(zhì)1Q1Q2Q2Q卡諾逆循環(huán)的致冷系數(shù)回顧逆循環(huán)效率和致冷機(jī)致冷系數(shù)的普遍定義wA2Q2Q2Q1Qw2Q2Q1Q2TT12T卡

致冷系數(shù)隨著被致冷物體的溫度變化而變化。被致冷物體的溫度越低，則卡諾逆循環(huán)的致冷系數(shù)越小。2T2Q吸氣絕熱壓縮點(diǎn)火等體吸熱絕熱膨脹等體放熱排氣例

應(yīng)用熱機(jī)效率的一般概念，導(dǎo)出四沖程火花塞點(diǎn)燃式氣油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)（奧托循環(huán)）效率bVaV1TbTa1()1gh奧托解法提要：1Q2Qh12Qdacb等體吸熱1QVC)(TTcb等體放熱VC)(TTdaabcd,均為絕熱過(guò)程，有1gaVTabVbT1gVT1gdd1gVTcc1Q2Qh1TTdaTTcb1奧托bVaV1TbTa1()1gh奧托bVaV1QpOV兩個(gè)絕熱兩個(gè)等體過(guò)程主體bp0大氣壓acd隨堂練習(xí)1mol已知單原子理想氣體循環(huán)如圖2OpV1312abcd105pa10-3m-3求循環(huán)一次的Q1A證明TaTc

=TbTd解法提要Q1abbc、為吸熱過(guò)程Qab+QbccV((TabT+cp((TbTc32R((VpbbaVpaR+((32R+R((VpbbcVpcR800(J)Aab面積Scd((pbapVa((Vd100(J)aTTcapVaRVcpcR,bTTdbpVbRdpVdRapdp因,cpbpVaVb,VcVd故aTTccpVaRVapcRbTTdA1Q2Q求？例卡諾致冷機(jī)使1kg0C的水變成0C的冰，需作多少功？解法提要：2Q2Q1Q2TT12Tw卡10.11kg0C的水變0C的冰需取出熱量2Q3.3510

513.35105（J）A外界需向致冷機(jī)作功2Qw卡3.3210(J)4工質(zhì)工質(zhì)